Лучшие программы для 3D-моделирования для инженеров

В этой статье дается краткое представление о различных типах популярного программного обеспечения для 3D-моделирования, используемого в настоящее время. К ним относятся базовые программы для 3D-моделирования начального уровня, полнофункциональные программы для 3D-моделирования общего назначения, программы для 3D-моделирования в конкретных отраслях, программы для 3D-скульптурирования, программы для 3D-моделирования на основе фотографий, программы для 3D-моделирования на основе сканирования (обратного проектирования), программы для 3D-моделирования на основе эскизов и т. д.

(1) Базовое программное обеспечение для 3D-моделирования начального уровня

Ниже приведены несколько основных программ для 3D-моделирования начального уровня, которые подойдут как для тех, кто не имеет дизайнерского образования, так и для учащихся средних и старших классов, а также для новичков, проявляющих личный интерес к этой области.

Tinkercad

Tinkercad - это веб-инструмент для 3D-моделирования с красочным и игривым интерфейсом, простым в использовании, как строительные блоки, что позволяет подросткам и детям заниматься 3D-моделированием. Эмили, энтузиастка 3D-печати из-за рубежа, использовала Tinkercad для проектирования и печати пивоварни. Tinkercad также можно использовать для создания красивых деталей и высококачественной внешности.

123D Design

123D Design позволяет пользователям создавать сложные фигуры путем наложения и редактирования простой графики. Этот "безошибочный" метод 3D-моделирования позволяет любому человеку, даже не являющемуся инженером CAD 3D-моделирования, свободно моделировать в 123D Design.

123DSculpt

123DSculpt - это приложение, которое работает на iPad и позволяет каждому творческому человеку легко создавать свои собственные скульптурные модели.

123D Существо

123D Creature позволяет пользователям создавать различные модели существ, основываясь на своем воображении. Независимо от того, существуют ли эти существа в реальной жизни или только в воображении, их можно воплотить в жизнь.

123DMake

123DMake преобразует 3D-модели в 2D-шаблоны, используя для воссоздания моделей такие материалы, как картон и дерево, и может также рассматриваться как программа для нарезки, упомянутая в разделе 2.3. С ее помощью можно создавать произведения искусства, мебель, скульптуры и другие простые объекты.

123DCatch

Благодаря облачным вычислениям 123DCatch быстро превращает цифровые фотографии в реалистичные 3D-модели, разработанные компанией Autodesk. Помимо ПК, запущено мобильное приложение, превращающее смартфоны в 3D-сканеры.

(2) Полнофункциональное программное обеспечение для 3D-моделирования общего назначения

3DS Max

3D Studio Max, широко известная как 3DS Max, - одна из самых продаваемых в мире программ для 3D-моделирования, анимации и рендеринга. Это, пожалуй, самая простая в освоении профессиональная 3D-программа, которая изначально использовалась для создания анимации в компьютерных играх, а затем стала использоваться для создания спецэффектов в таких фильмах, как "Люди Икс" и "Последний самурай".

Майя

Maya - это высококлассное программное обеспечение для создания 3D-анимации, используемое профессионалами в области кино- и телерекламы, анимации персонажей и киноспецэффектов. Благодаря широким возможностям, гибкости, простоте использования, высокой эффективности производства и высокой реалистичности рендеринга Maya является высококлассным программным обеспечением для кинопроизводства.

Престижная репутация и высокая цена делают ее желанным инструментом для творцов. Освоение Maya может значительно повысить эффективность и качество производства, позволяя создавать реалистичные анимации персонажей и эффекты рендеринга, похожие на киношные, что позволяет творцам стать аниматорами мирового класса.

Носорог

Известный также под названием Rhinoceros, инструмент трехмерного моделирования, схожий по основным операциям с AutoCAD, что облегчает освоение Rhino новичкам с опытом работы в AutoCAD. Он широко используется в промышленном дизайне, архитектуре, проектировании мебели и пресс-форм для обуви, отлично зарекомендовав себя при создании трехмерных моделей экстерьера изделий.

ZBrush

ZBrush - это программа для создания цифровых скульптур и картин, известная своими мощными возможностями и интуитивно понятным рабочим процессом. Благодаря чистому интерфейсу и плавному управлению оно предлагает набор функциональных возможностей, разработанных с учетом практических требований, вдохновляя художников на творчество и позволяя им творить без ограничений.

ZBrush произвел революцию в традиционном рабочем процессе 3D-дизайна, освободив руки и разум художников от неуклюжих методов создания, зависящих от мыши и параметров, и полностью отдав должное творческому вдохновению дизайнера и его традиционным рабочим привычкам.

Google SketchUp

Google SketchUp, часто называемый SketchUp или SU, - это инструмент проектирования, предназначенный для создания схем, не только эффективно передающий идеи дизайнера, но и удовлетворяющий потребности в общении с клиентами в режиме реального времени. Он позволяет дизайнерам интуитивно создавать концепции на компьютере, что делает его отличным инструментом для создания трехмерных схем архитектурного дизайна.

SketchUp - популярная и удобная программа для 3D-проектирования, которую на официальном сайте называют "карандашом" в электронном дизайне. Главным преимуществом программы является простота использования, позволяющая каждому быстро освоить ее. Кроме того, пользователи могут экспортировать 3D-модели, созданные в SketchUp, прямо в Google Earth, что невероятно здорово!

Poser

Poser, разработанный компанией Metacreations, - это программа для трехмерного моделирования и анимации животных и человеческих фигур. Poser улучшает трехмерное моделирование людей, добавляя прически, одежду и аксессуары, что позволяет легко продемонстрировать дизайн и творческие способности людей.

Блендер

Blender - это кросс-платформенное универсальное программное обеспечение для 3D-анимации с открытым исходным кодом, предлагающее широкий спектр решений: от моделирования, анимации, материалов, рендеринга до обработки звука и видеомонтажа для создания анимационных фильмов. Предназначенный для профессионалов в области медиа и художников по всему миру, Blender может использоваться для 3D-визуализации и создания видеороликов вещательного и кинематографического качества.

Кроме того, встроенный движок для создания 3D-игр в реальном времени позволяет создавать независимый интерактивный 3D-контент. С помощью Blender любители 3D-графики могут создавать свои любимые 3D-модели, не тратя на это целое состояние. Он поддерживает различные техники полигонального моделирования и даже способен создавать анимацию!

FormZ

FormZ - это широко известное многоцелевое программное обеспечение для твердотельного и поверхностного моделирования, обладающее огромным количеством уникальных возможностей по обработке 2D/3D-форм и созданию скульптур. Для профессионалов, часто имеющих дело с трехмерными пространствами и формами, таких как архитекторы, ландшафтные архитекторы, градостроители, инженеры, аниматоры и иллюстраторы, а также промышленные дизайнеры и дизайнеры интерьеров, FormZ является эффективным инструментом проектирования.

LightWave

LightWave 3D, разработанная американской компанией NewTek, - это экономичное программное обеспечение для 3D-анимации с огромными возможностями. Она является одной из немногих тяжелых программ для 3D-анимации в индустрии и широко используется в кино, на телевидении, в играх, в Интернете, рекламе, полиграфии, анимации и других областях.

Простота и удобство использования делают его доступным для новичков, в то время как его исключительные возможности в области биологического моделирования и анимации персонажей заслуживают внимания. Модуль рендеринга LightWave, основанный на технологиях трассировки лучей и радиоситуации, позволяет добиться практически идеального качества рендеринга.

C4D

Cinema 4D, широко известный как C4D, - это программное обеспечение для 3D-анимации, разработанное немецкой компанией MAXON. Cinema 4D - это давний пакет программ для 3D, который может похвастаться первоклассными инструментами для 3D-моделирования, анимации и рендеринга. C4D прост в освоении и использовании, высокоэффективен и может похвастаться возможностями визуального выражения кинематографического качества, что делает его предпочтительным 3D-программным обеспечением для визуальных дизайнеров.

Созданное в Германии в 1989 году, это программное обеспечение развивалось на протяжении более чем трех десятилетий, становясь все более мощным и сложным. C4D, любимец дизайнерского сообщества и законодатель мод, преобладает в дизайне электронной коммерции и широко применяется в графическом дизайне, дизайне пользовательского интерфейса, промышленном дизайне и кинопроизводстве. Моделирование персонажей для многих фильмов-блокбастеров также выполняется с помощью C4D.

(3) Отраслевое программное обеспечение для 3D-моделирования

AutoCAD

AutoCAD, флагманский продукт компании Autodesk, широко используется для 2D-черчения, детального черчения, разработки проектной документации и основ 3D-проектирования и стал популярным во всем мире чертежным инструментом. Он обладает удобным интерфейсом, позволяющим выполнять различные операции с помощью интерактивных меню или командных строк. Многодокументная среда проектирования позволяет быстро освоить и использовать программу людям, не имеющим компьютерной специализации.

CATIA

CATIA, принадлежащая французской компании Dassault Systemes S.A., является высококлассным интегрированным CAD/CAE/CAM-программным обеспечением. Первым ее пользователем в 1970-х годах стала всемирно известная аэрокосмическая компания Dassault Aviation. Сегодня передовые возможности CATIA признаны в различных отраслях промышленности, среди известных пользователей - Boeing, BMW, Mercedes-Benz и другие.

NX

NX, также известный как Unigraphics NX, - это программное обеспечение премиум-класса, разработанное компанией Siemens. Оно обеспечивает цифровое моделирование и верификацию для проектирования изделий и производственных процессов. Изначально разработанное компанией McDonnell Douglas в США, сегодня NX стало одним из основных приложений для 3D-проектирования в индустрии пресс-форм.

SolidWorks

SolidWorks - продукт французской компании Dassault Systemes S.A., которая специализируется на разработке и продаже программного обеспечения для механического проектирования на платформе Windows. SolidWorks помогает конструкторам сократить время проектирования, увеличить точность, повысить творческий потенциал и быстрее выводить продукцию на рынок. Это была первая в мире программа 3D CAD, разработанная для Windows.

Благодаря своим надежным функциям и обширным компонентам SolidWorks стал ведущим и основным решением в области 3D CAD.

Creo

Creo, ранее известный как Pro/Engineer и обычно называемый Pro/E, - это пакет программ для автоматизации механического производства, разработанный американской компанией PTC. Он широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, бытовая электроника, производство пресс-форм, игрушек, промышленный дизайн и механическое производство.

Cimatron

Cimatron - это программное обеспечение, разработанное израильской компанией Cimatron (в настоящее время приобретена американской компанией 3D Systems). Программное обеспечение имеет гибкий пользовательский интерфейс и используется в основном для проектирования пресс-форм и обработки моделей. Оно пользуется большой популярностью в международной индустрии производства пресс-форм.

Команда Cimatron разработала программное обеспечение для 3D-печати по металлу 3DXpert на основе программного обеспечения Cimatron. Это первое в мире программное обеспечение для 3D-печати по металлу, которое охватывает весь процесс проектирования от дизайна до формирования окончательной печати, включая этапы постобработки с ЧПУ, где программное обеспечение 3DXpert может сыграть важную роль.

(4) Программное обеспечение для 3D-скульптурирования

ZBrush

Ранее представленный ZBrush - это универсальное программное обеспечение для 3D-моделирования, которое не только обладает мощными возможностями 3D-моделирования, но и предлагает функции скульптуры.

Разработанное американской компанией Pixologic программное обеспечение ZBrush - это первый в мире инструмент для 3D-дизайна, который позволяет художникам творить с неограниченным чувством свободы. ZBrush может создавать модели с количеством полигонов до миллиарда, поэтому единственным ограничением является воображение художника.

MudBox

MudBox - это программа для 3D-скульптурирования и моделирования, разработанная компанией Autodesk. У него есть свои уникальные преимущества по сравнению с ZBrush. Некоторые даже считают, что MudBox превосходит ZBrush, называя его абсолютным убийцей ZBrush.

MeshMixer

Компания Autodesk также разработала инструмент для 3D-моделирования на основе кисти под названием MeshMixer. Это программное обеспечение позволяет пользователям смешивать существующие модели с помощью кистей, что дает возможность создавать 3D-модели, используя методы, похожие на смешивание Пуассона или Лапласиана. Примечательно, что последняя версия MeshMixer включает в себя новый алгоритм оптимизации опор для 3D-печати.

3DCoat

3DCoat - это украинская программа для создания цифровых скульптур, разработанная специально для игровых художников. Она ориентирована на проработку деталей игровых моделей, объединяя в себе рисование текстур и скульптинг деталей в режиме реального времени. Это программное обеспечение ускоряет процесс разработки деталей, позволяя создавать больше контента в более короткие сроки.

Импортировав модель низкого разрешения, 3DCoat может автоматически генерировать UV-карты, а также рисовать карты нормалей, карты смещения, карты цвета, карты прозрачности и спекулярные карты - все сразу.

Sculptris

Sculptris - это программа для создания виртуальных скульптур, в основе которой лежит концепция лепки из глины. Она особенно подходит для пользователей, желающих создавать небольшие статуи.

Modo

Modo - это передовое 3D-программное обеспечение для полигонального деления, моделирования, создания скульптур, 3D-рисования, анимации и рендеринга. Она была разработана и поддерживается компанией Luxology, LLC. Программа обладает множеством дополнительных функций, таких как N-полигоны (полигоны с более чем четырьмя гранями), многоуровневые инструменты для 3D-рисования, а также совместимость с операционными системами Apple MacOSX и Microsoft Windows.

(5) Программное обеспечение для 3D-моделирования на основе фотографий

123DCatch

Как уже говорилось ранее.

3DSOMPro

3DSOMPro - это программа, предназначенная для создания высококачественных 3D-моделей из фотографий. Она может создавать трехмерные модели из изображений реальных объектов, а полученные модели можно интерактивно отображать в Интернете.

PhotoSynth

Компания Microsoft разработала программу PhotoSynth, которая обрабатывает большое количество 3D-фотографий. Он не создает реальные 3D-модели, а конструирует виртуальную 3D-сцену на основе параметров камеры и пространственных отношений между фотографиями. Это позволяет пользователям рассматривать сцену под разными углами и с разных позиций.

(6) Программное обеспечение для 3D-моделирования на основе сканирования (обратный инжиниринг)

Geomagic

Компания Geomagic, широко известная как "JieMo", включает в себя серию программ, таких как Geomagic Studio, Geomagic Qualify и Geomagic Piano.

Geomagic Studio - широко распространенное программное обеспечение для реверс-инжиниринга, обладающее следующими особенностями: обеспечивает безупречную обработку полигональных и NURBS-моделей, значительно повышая эффективность производства сложных форм или поверхностей свободной формы по сравнению с традиционными CAD-программами; интегрируется с основными устройствами 3D-сканирования и CAD/CAM-программами; может использоваться как самостоятельное приложение для быстрого производства или как дополнение к CAD-программам, а также незаменим для научных исследований.

Imageware

Imageware, выпущенный американской компанией EDS, а затем приобретенный немецкой компанией Siemens PLM Software, в настоящее время является частью линейки продуктов NX. Это один из самых известных программных пакетов для реверс-инжиниринга благодаря мощной обработке облаков точек, возможностям редактирования поверхностей и построения поверхностей класса А.

Он широко используется в автомобильной и аэрокосмической промышленности, в производстве бытовой электроники, пресс-форм и компьютерных компонентов.

RapidForm

RapidForm - это программное обеспечение для реинжиниринга, разработанное южнокорейской компанией INUS Technology. Оно предлагает новое поколение вычислительных моделей, которые могут обрабатывать данные облака точек в бесшовные полигональные поверхности в режиме реального времени, что делает его оптимальным интерфейсом для данных 3D-сканирования. Она является OEM-программой для многих 3D-сканеров.

ReconstructMe

ReconstructMe, разработанная компанией ProFactor, - это мощное и удобное программное обеспечение для 3D-реконструкции, которое позволяет выполнять сканирование 3D-сцены в режиме реального времени с помощью Kinect от Microsoft или Xtion от ASUS (основной алгоритм - Kinect Fusion). Полноцветная 3D-сцена может быть создана за считанные минуты. ReconstructMeQt предоставляет графический пользовательский интерфейс для 3D-реконструкции в реальном времени, используя ReconstructMe SDK (с открытым исходным кодом).

Студия "Артек

Ручные 3D-сканеры Artec со структурированным светом, такие как Artec Eva и Artec Spider, легки и удобны в использовании, что делает их предпочтительным выбором для сканирования объектов на многих выставочных 3D-площадках. Компания Artec также разработала программное обеспечение Artec Studio, которое можно использовать совместно с Microsoft Kinect, Asus Xtion и другими периферийными устройствами различных производителей, реагирующими на движения, превращая их в 3D-сканеры.

С помощью Kinect через Artec Studio можно завершить сканирование модели, а затем выполнить постобработку, заполнение отверстий, очистку данных, измерения и экспорт данных, как показано на рисунке.

PolyWorks

PolyWorks, разработанный канадской компанией InnovMetric Software Inc., представляет собой программное обеспечение для обработки облаков точек, которое обеспечивает инженерные и производственные отрасли решениями в области 3D-метрологии. Оно включает в себя функции сканирования облаков точек, анализа и сравнения размеров, САПР и обратного проектирования.

CopyCAD

CopyCAD - это мощное программное обеспечение системы обратного проектирования, разработанное британской компанией DELCAM. Она позволяет создавать 3D CAD-модели из существующих деталей или твердотельных моделей. Программа предлагает сложные инструменты для создания CAD-поверхностей из цифровых данных. CopyCAD может получать данные с координатно-измерительных машин, а также совместим со станками и лазерными сканерами.

Программное обеспечение для 3D-моделирования на основе эскизов

SketchUp

SketchUp - это простое в использовании программное обеспечение для 3D-моделирования. Создание 3D-моделей с помощью SketchUp так же интуитивно понятно, как и наброски карандашом на бумаге - программа автоматически распознает и привязывается к нарисованным линиям. Процесс 3D-моделирования прост: нарисуйте линии, чтобы создать грани, а затем выдавите их, чтобы сформировать твердые тела. Этот метод обычно используется для моделирования архитектурных и интерьерных сцен.

EasyToy

EasyToy - это программа для моделирования и 3D-рисования на основе эскизов с очень удобным интерфейсом и простыми операциями. Комбинируя несколько простых действий, пользователи могут быстро создавать сложные 3D-модели. По сравнению с существующими 3D-системами, EasyToy проще в освоении и использовании. Она имеет широкий спектр применения, включая дизайн игрушек, графику, анимацию и образование.